[发明专利]检测超声波转换器的振动元件的温度的方法及装置

说明书

本发明涉及检测表示超声波换能器尤其是超声波换能器的振动元件的温度的方法。所述超声波换能器具有谐振频率(fsubgt;r/subgt;)。所述方法包括以下步骤：用电测量信号在高于谐振频率的测量频率(fsubgt;m/subgt;)下运行所述超声波换能器，在所述测量频率(fsubgt;m/subgt;)下检测所述超声波换能器的复阻抗的绝对值，以及在其后，将表示超声波换能器的振动元件的温度的期望值确定为所述测量频率下所述超声波换能器的所述复阻抗的经检测的绝对值的函数。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月5日递交的德国专利申请10 2018 102 535.1的优先权，该申请的公开通过引用的方式并入于此。

技术领域

本发明涉及检测超声波转换器尤其是超声波换能器的振动元件的温度的方法及装置。

背景技术

一谈到超声波传感器系统，在以下几个方面，关于环境温度的知识是有利的：

将声速的绝对值指定为例如确定传播时间的所需要的温度的函数(温度系数约为1750ppm/K)；

由于温度增加而谐振频率降低，控制超声波转换器的传输频率(温度系数约为-300ppm/K至-400ppm/K)。

表述“x ppm/K”应表示从参考温度的参考值ref(例如，20℃)开始，特定的参数(这里例如，声速或谐振频率)每摄氏度(℃)变化x 10^-6。

了解超声波换能器的膜片(也就是振动元件)的温度有助于控制传输频率。了解外部空气的温度有助于计算传播时间。但是为了简单起见，所用的温度一般指控制半导体电路的芯片温度。从技术的角度来看，更好的是使用控制半导体电路外部的单独的温度传感器以减少由于电路工作而自加热所引起的形变。但是，超声波转换器本身为外部空气提供最佳的热耦合，尤其是在汽车应用中，如驻车辅助系统，其中超声波传感器系统安装在保险杠上。

通过DE-A-199 17 372可知晓一种检测表面温度和振动的测量装置，该装置具有置于被测量表面上的感应端、检测感应端振动的振动传感器、以及检测感应端温度的温度传感器。

DE-T-691 30 843(EP-B-0 463 735)描述了一种压电式温度传感器。

CH-A-625 881公开了一种温度测量系统，包括高压变压器用温敏谐振器。

发明内容

本发明的目的在于创建一种允许测量超声波转换器尤其是超声波换能器的振动元件的温度的方案，更具体地，不用额外的传感器系统硬件来测量。

为了实现此目的，使用根据本发明的确定具有谐振频率的超声波转换器尤其是超声波换能器的振动元件的温度的方法，其中，在该方法中：

-用具有高于或低于所述谐振频率(f_r)至少0.2倍或至少0.3倍或至少0.4倍或至少0.5倍或至少0.6倍或至少0.7倍的频率(f_m)的电测量信号运行所述超声波转换器；

-在通过具有所述频率的所述测量信号激活时，确定所述超声波换能器的复阻抗及所述复阻抗的绝对值；以及

-基于所述复阻抗的所述绝对值以及用于所述超声波转换器运行的所述测量信号的所述频率，确定所述超声波转换器的所述振动元件的温度。

根据本发明，一种确定具有谐振频率的超声波转换器的振动元件的温度的装置也用于实现此目的，该装置包括：

-测量装置，所述测量装置用于提供测量信号，所述测量信号用于以高于或低于所述谐振频率至少0.2倍或至少0.3倍或至少0.4倍或至少0.5倍或至少0.6倍或至少0.7倍的频率，至少部分激活所述超声波转换器；